Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Роль верхних листьев и градиента фитогормонов в стебле в регуляции апикального доминирования у Pisum sativum L.

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Роль верхних листьев и градиента фитогормонов в стебле в регуляции апикального доминирования у Pisum sativum L."

На правах рукописи

1о?л

котов

АНДРЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

РОЛЬ ВЕРХНИХ ЛИСТЬЕВ И ГРАДИЕНТА ФИТОГОРМОНОВ В СТЕБЛЕ В РЕГУЛЯЦИИ АПИКАЛЬНОГО ДОМИНИРОВАНИЯ У P1SUMSATIVUM L.

03.00.12 - физиология растений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 1998

Работа выполнена в Ордена Трудового Красног о Знамени Институте физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН

Научный руководитель

доктор биол. наук Н. Г. Бухов

Официальные оппоненты

доктор биол. наук В. Б. Иванов доктор биол. наук А. М. Умнов

Ведущая организация

ГБС им. Н. В. Цицина РАН

Защита диссертации состоится ОШЛиЛрЛ' 1998 г. в ^О^часов на

заседании диссертационного совета К 002.45.01 при Институте физиологии растений им. К. А. Тимирязева РАН по адресу: 127276, ул. Ботаническая, 35.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физиологии растений им. К. А. Тимирязева РАН.

Автореферат разослан 2-3 СЛШП^рЛ^ |998 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета канд. биол. наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Функционирование высшего растения как целостной системы основано на наличии коррелятивных взаимосвязей между его отдельными органами. Наглядное проявление таких взаимосвязей - ростовые корреляции, заключающиеся в том, что рост каждого органа зависит от интенсивности и характера роста остальных органов растения. Наиболее изученным типом ростовых корреляций является апикальное доминирование, т. е. преимущественный рост верхушки стебля и торможение роста ниже расположенных почек. Степень выраженности апикального доминирования определяет характер ветвления растений, что важно для решения многих вопросов растениеводства.

На настоящий момент не вызывает сомнений, что транспорт индолилуксус-ной кислоты (ИУК) из апикальной почки играет ключевую роль в коррелятивном ингибировании латеральных почек. При этом ауксин оказывает ингибирующее действие, не проникая в сами латеральные почки (Cline, 1991; Tamas, 1995), в связи с чем возникает вопрос, о механизмах, опосредующих его действие. Действие ИУК, вероятно, может быть двояким. Согласно первому механизму, подавление латеральных почек происходит ira уровне конкуренции транспортных потоков ИУК: мощный поток из апикальной почки подавляет отток ИУК ггз латеральных (Bangerth, 1989; Gruber, Bangerth, 1990). Для конкуренции потоков ИУК не нужно участия вторичных гормональных мессенджеров, в ее основе скорее всего лежат специфические свойства полярного транспорта ИУК в ткани растения (Morris, Johnson, 1990). Другим механизмом действия транспорта ИУК из апикальной почки является вызываемое им подавление транспорта цитокининов (ЦК) из корня (Bangerth, 1994) и снижение их содержания в стебле (Li et al., 1995).

Для выяснения вопроса о том, какой ггз механизмов считать определяющим в апикальном доминировании, возникает необходимость точного количественного исследования взаимосвязи уровня ауксшгового и цитокинннового сигналов с ростовой активностью латеральной почки. Такой количественный подход также представляется необходимым для выяснения значения и вероятного механизма участия в регуляции апикального доминирования таких фигогормонов (ФГ) как абсцизовая кислота (АБК) и гнббереллины (ГК).

Цель и задачи исследования. Целью работы было изучить роль базипеталь-ного транспорта ауксина и баланса ФГ в стебле в регуляции роста латеральных ■ почек проростков гороха [Pisum sativum L.). В работе решали следующие задачи: — исследовать влияние апикальных листьев разного возраста как эндогенного источника ИУК ira степень отрастания латеральных почек и сравнить с действием экзогенной ИУК;

— определить интенсивность базиметалыюго транспорта ИУК т лпегьев апикальной почки и при нанесении экзогенном ПУК, а также базипетальный трап-спорт других ФГ для выяснения их роли в регуляции роста латеральных почек;

— выяснить особенности распределения по стеблю АБК и ГК и их динамику в связи с ростовой активностью латеральных почек;

— исследовать уровни содержания ЦК и ИУК в междоузлиях для оценки их значения в регуляции ростовой активности латеральных почек;

— изучить взаимосвязь уровней ИУК и ЦК в междоузлиях с интенсивностью бази-петального транспорта этих ФГ и АБК-ГК статусом междоузлий.

Методическими предпосылками для успешного решения поставленных задач были, во-первых, выбор адекватной биологической модели и, во-вторых, разработка аналитических методов, позволявших количественно характеризовать уровни различных ФГ в ткани и их транспорт.

Научная новизна работы. На основе сопоставления ростовой активности латеральных почек н интенсивности активного базипетального транспорта ИУК было обнаружено, что действие последнего зависит от ряда факторов, модулирующих его ингибиторную эффективность. В качестве этих факторов выступают возраст и/или АБК-ГК статус междоузлия, на котором расположена почка, а также возраст апикальных листьев. Впервые выяснено, что дополнительное ингибпрую-щее воздействие, оказываемое на отрастание латеральной почки более взрослым листом, опосредуется более низким базипетальным флоэмным транспортом ЦК, имеющих, вероятно, корневое происхождение. Установлено, что рост латеральных почек определяется ауксин-цитокининовым статусом междоузлия, а ГК и АБК в междоузлиях принимают участие скорее в модификации этого статуса, повышая или снижая накопление тканями междоузлия ИУК и ЦК из их транспортных пулов.

Теоретическое и практическое значение. Полученные результаты, с учетом литературных данных, позволяют дополнить общую схему гормональной регуляции апикального доминирования, в которой действие апикального ауксина на рост и торможение отрастания латеральных почек преобразуется гормональными стимулами практически всех частей растения: корнем, листьями, стеблем. Это объясняет сложность и интегративность явления апикального доминирования. Стебель является не только транспортирующим органом, но и важным звеном в управлении роста латеральных меристем, поскольку не интенсивность транспорта ИУК и ЦК, а уровень содержания этих ФГ в ткани междоузлия определяет активность роста латеральных почек. Данный подход дает основу для изучения клеточ-

пых и биохимических механизмов реализации фитогормональиых стимулов в апикальном доминировании.

Нами была разработана быстрая и эффективная система очистки, разделения и нммуноферментного анализа (ИФА) ФГ в одной пробе, содержащей небольшое (до 100 мг сыр. в.) количество растительного материала, позволяющая проводить изучение полного гормонального баланса (ИУК, зеатин (Зеа) и зеатин-рибознд (ЗР), изопентениладенин (ИП) и изопентениладенозин (ИПА), АБК, ГК) в различных органах и тканях растения.

Апробация работы. Материалы диссертации были доложены на международном симпозиуме Федерации европейских обществ физиологии растений (Москва, Россия, 1994), на ежегодных семинарах лаб. фотосинтеза ИФР РАН.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа (143 страницы, 28 рисунков, 11 таблиц) состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, включающей описание материалов и методов работы, изложение результатов исследований и их обсуждение, заключения, выводов и списка литературы (196 наименований, из них 175 - зарубежных авторов).

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Выращивание растительного материала. Семена гороха (Fixum sativum L.) сорта Ульяновский 68 урожая 1991 г. стерилизовали днэтиловым эфиром в течение 1 мин. Подсушенные семена проращивали в кюветах на влажной фильтровальной бумаге в течение 3х суток в термостате при 27°С. До и после экспериментальной обработки (7-й день с момента замачивания семян) проростки культивировали в кристаллизаторах, наполненных водопроводной водой, при 15+0.5°С и 14-часовом дне с освещением 10 тыс. лк в климатической установке на основе холодильной камеры "Grönland".

Экспериментальная обработка растений. Частичную дефолиацию проростков (рис. I) проводили микроскальпелем под микроскопом МБС-10 при 16-кратном увеличении.

Ланолиновую пасту для экспериментов с экзогенной ИУК готовили, смешивая 1 часть (по объему) раствора ИУК в 50% этаноле с 3 частями ланолина. В отдельных экспериментах к трем вариантам концентрации ИУК (0.08, 0.22 и 1.26 мг/мл) была добавлена 2,3,5-трииодобензойная кислота - ингибитор активного транспорта ИУК (Morris, Kadir, 1972) в концентрации 10 мг/мл.

Проростки гороха после соответствующей обработки накрывали стеклянным колпачком с вложенной полоской влажной фильтровальной бумаги. Опыты

проводили в 3х биологических повторносгях по 9 растений на каждый вариант экспериментальном обработки.

Экспериментальная обработка 7-днсвных проростков гороха:

- частичная дефолиация с сохранением отдельных листьев ("4", "5", "6...") или их комбинаций ("4+5", "4+6...", "5+6...", "4+5+6...") на проростке;

- декапитация с последующим нанесением на срез стебля ланолиновой пасты с различными концентрациями ИУК (0.08-1.26 мг/мл);

- декапитация;

_- интактные растения;_

апикальная почка

4й лист

место декапитации-----

2" латеральная почка 4 2е междоузлие-

I

5" лист

/

У

3й лист

место отрезания для 1 сбора диффузата

М"латеральная почка _ Iе междоузлие

\

корень

7-дневным проросток гороха

На 2-й и 3-й день после экспериментальной обработки:

- Сбор 1-го и 2-го междоузлий для анализа эндогенных фитогормоиое

- Сбор диффузатов для определения уровня базипетального транспорта фитогормонов

- Измерение длины почек для определения скорости их роста в опыншых (GRE)u декапитированных (GR°) растениях и вычисление % их ингибирования (!) относительно декапшпированных растений

/%=f(GRD - GRE)tGRD]x 100%

Рис. 1. Схема экспериментов по изучению коррелятивных связей роста латеральных почек проростков Pisum sativum L. с уровнем базипетального транспорта фитогормонов и их содержанием в тканях стебля.

Измерение скорости отрастания и вычисление % ингибирования латеральных почек. Ежесуточное прижизненное измерение длины 1" и 2° латеральных почек (рис. 1) проводили с помощью микроскопа МБС-10, укрепленного на горизонтальном штативе, используя окуляр х8 со шкалой при общем увеличении 16 крат. Скорость роста почек на первый и второй дни эксперимента определяли как GR] = In (Li/Li) и GR:= In (Lj/L:), где Li, Li и Lj- длина почек на 1", 2Г| и З'1 день. Процент ингибирования отрастания почек был вычислен как Iij = [(GRuu - GRi,F) / GRi.iD] x 100%, где GRi.:D - скорость роста 2" почки на 1Г' день у декапитированных растений. a GRi.jI; - скорость роста I" или 2" почки (j) на Iй или 2" день (i) у опытных растений.

Получение диффузатов. IIa 1", 2" и 3м дни эксперименiа поГкч и, срезанные над I1' или 2м латеральной почкой (рис. I), помещали серией по 9 штук батальным концом впит в 3 мл дистиллированной воды пли 3 мл 5.0 мМ раствора ")ДТЛ, pH 7.05. В отдельных экспериментах в диффузионную среду добавляли ЮмкМ ЛЧ-нафтилфталаминовой кислоты (МФК) - ингибитора активного транспорта ИУК (Morris, Johnson, 1990). Сбор НЮ- и ЭДТА-диффузатов проводили в темноте при 15°С во влажной камере в течение 3х часов. Пробы после добавления 20 мкг бути-лированного гидрокситолуола (ВНТ) хранили до очистки и разделения ФГ (рис. 2) в жидком азоте.

Щелочной гидролиз ЭДТА-диффузатов. Гидролиз эфирных конъюгатов ИУК проводили в течение 1 ч при 25°С в 1н NaOH (Bandurski, Schulze, 1977). После нейтрализации растворов пробы хранили при -20°С до очистки ИУК на ПВПП (рис. 2).

Тонкослойная хроматография ЭДТА- и HiO-диффузатов. ТСХ проводили на пластинах Силуфол в смеси растворителей бензол/гексан/ацетон (3/4/3), с длиной пробега 10 см. Перед ТСХ диффузаты концентрировали на колонках Поролас ТМ (50 мг сорбента, макропористый стирол-дивинилбензольный кополимер), элюиро-вали метанолом (МеОН), упаривали и метилировали эфирным раствором диазо-метана. В качестве стандарт-свидетелей использовали индолилацетамид (Rj 0.1), триптофол (Rf 0.35), метиловые эфиры индолилацетиласпарагиновой кислоты (ИА-Асп, Rj 0.45), ИУК {Rf 0.65) и ИМК (Rf 0.75). Положение стандартов-свидетелей после ТСХ выявляли реактивом Ван-Урка (Гродзинский, Гродзинский, 1973, с. 393). Участок хроматограммы с разделенным диффузатом просушивали, разрезали равномерно на 20 зон, экстрагировали МеОН, экстракт выпаривали под током Nj при 40°С и хранили до ИФА при -20°С.

Подготовка проб ткани междоузлий для хроматографии на колонках ПВПП и С18. Свежесобранные Iе и 2е междоузлия (рис. I) быстро взвешивали, фиксировали и хранили в жидком азоте. Пробы (по 9 междоузлий, суммарная навеска составляла 0.1-0.3 г сыр. в.) растирали в жидком азоте и экстрагировали при 4°С в 5 мл 80% МеОН, содержащим антиоксиданты: ВНТ (200 мг/л) и аскорбиновую кислоту (100 мг/л) (Gocai et al., 1991). Экстракты очищали от липидов и хлорофиллов, пропуская через колонку с Поролас ТМ. Очищенный метанольный экстракт упаривали под током газообразного N: при 40°С при красном свете. Полученный водный остаток хранили при -20°С до разделения ФГ (рис. 2).

Очистка и разлеление фитогормонов на колонках ПВПП и CI8. Схема разделения показана на рис. 2. Перед введением пробы колонку CI8 (0.5 мл, 300 мг сорбента CI8 Amprep) присоединяли к колонке ПВПП I (I мл; поливинилполипирро-лидон. Sigma) и систему ПВПП1 - CI8 (dhc. 2А) уравновешивали 0.05 М К-

ПРОБА

ПВПП1

(У=1мл)

18

ПВПП I

ПВПП II

(У=2.5мл)

ПоооласТМ

L4 МеОН

|-|Г

ИУК

ПоооласТМ

МеОН*

МеОН

I ITICynT ■ г

ч,Г ч,1 4,1

ГК! ИП/ИПА+АБК

З/ЗР

~г

Дополнительная хроматография на колонке с Toyopeari HW 40 F в ЗФР-Т

Рис. 2. Разделение и очистка фитогормонов на колонках ПВПП и С 18. А. Введение 2-4 мл подкисленной (рН 3.0) пробы (диффузата или водного остатка метанольного экстракта междоузлий) в систему колонок ПВПП 1 -С18 с последующей промывкой системы 6-ю мл буфера с рН 3.0. Перед этапом Б1 колонку ПВПП I отсоединяли от колонки С18 и промывали I мл НгО и 1 мл 0.06 М Ыа-фосфатного буфера с рН 5.0.

Б 1-2. Очистка ПУК, сконцентрированной на ПВПП I после этапа А, элюцией через систему колонок ПВПП I - И 4-мя мл буфера с рН 5.0 и 6-ю мл ЗФР, рН 7.4. На этапе Б2 последние 3 мл элюата, содержащие очищенную ИУК, концентрировали на патронах с Поролас ТМ. В 1-3. Разделение фитогормонов, сконцентрированных после этапа А на колонках С18, последовательной элюцией 5.5 мл 20% (этап BI), 4 мл 25% (этап В2), 4 мл 40% МеОН с 0.2М АсОН (этап ВЗ) с параллельным концентрированием фитогормонов на патронах с Поролас ТМ.

По окончании этапов Б2 и В1-3 фитогормоны с Поролас ТМ элюировали 4-5 мл МеОН и упаривали.

фосфатным буфером, рН 3.0. Пробу растительного материала подкисляли и пропускали через колонки ПВПГИ - С18, которые затем промывали буфером с рН 3.0 для отделения ПУК и веществ фенольной природы, хорошо удерживающихся при рН 3 на ПВПП, от ЦК, АБК и ГК|, коннентрирующнхея при этих условиях на С18. Дальнейший процесс очистки и выделения ФГ, сконцентрированных на ПВПП1 и С18, проводили отдельно по двум разным схемам (рис. 2 Б и В). ГК|-содержащие фракции метилировали. До ИФА очищенные пробы хранили при -20"С.

Выход экзогенных стандартов в данной системе очистки составлял для ИУК- 88%, ЗР- 85%, Зеа- 95%, ИПА- 84%, ГК,- 85% и АБК- 99%. При дальнейших расчетах потери эндогенных ФГ, в связи с их незначительной величиной, не учитывались.

Хроматография цитокининов на колонках Toyopearl HIV 40F. Хроматографию проводили на колонках 6 х 0.6 см, 1.5 мл, изократической элюцией забуфе-ренным физиологическим раствором с рН 7.4 (ЗФР), содержащим 0.05% Тритона Х-100 (ЗФР-Т) со скоростью 3 мл/ч. Для хроматографии использовали 0.5-мл аликвоту З/ЗР- или ИП/ИПАУАБК-фракции пробы, очищенной на ПВПП и С18 (рис. 2) и растворенной в ЗФР-Т. Хроматограмма стандартов ЦК приведена на рнс.З. Оптическую плотность растворов определяли на спектрофотометре VSU2-P.

0.12

jo 0.10 н о

0

5 0.08 Ci с

1 0.06

о <ц

т

| 0.04 О

0.02 0.00

Рис. 3. Хроматография стандартов цитокининов, АТФ и АБК на колонке с Toyopearl Н\у 40F (6 х 0.6 см) в ЗФР-Т. Сбор фракций с начала введения 0.5 мл стандарта. Оптическую плотность фракций цитокининов и АТФ определяли при X = 268 им, АБК - при X = 245 нм.

10 15 20 25

№ фракции (объем по 0.5 мл)

ИФА фитогормонов. Для определения ФГ использовали антисыворогкп, которые получали иммуни записи кроликов по Гальфрэ п Батчер (Galfre, Butcher, 1986, с. 6) коньюгатамп гормон-белок, приготовленными на основе бычьего сывороточного альбумина: ЛБК-БСЛ. ГК3-БСЛ и ИУК-БСЛ (Fuchs et а!., 1971, 1972), НУК-Ы-БСЛ (Pengelly, Meins, 1977), ЗР-БСЛ (.Weiler, 1980). Антисыворотка против ИПА была любезно предоставлена к.б.н. Н. В. Катаевой (ИФР РАН). В качестве конкурентного антигена в ИФА использовали конъюгагы гормон-белок, синтезированные аналогичными способами на основе овальбумина (ИМК-Ов для ИФА ИУКмет) или овальбумина, модифицированного лизином (Maldiney et al., 1986; ЛБК-шз-Ов, ГК,-лиз-Ов. ИУК-И-лиз-Ов, ЗР-лиз-Ов. ИПА-лиз-Ов для ИФА АБК, ГКьмет, ИУК, З/ЗР и ИП/ИПА). Основой метода непрямого твердофазного ИФА являлось конкурентное ингибирование гормоном анализируемой пробы связывания первичных гормон-специфических кроличьих антител с -гормон-белковым конъюгатом, иммобилизованным на 96-луночных плоскодонных полистироловых планшетах (Dynatech), с последующим выявлением этого комплекса с помощью вторичных антикроличьих антител, меченых пероксидазой хрена (НИИЭиМ им.

H.Ф. Гамалеи РАМН). За основу схемы ИФА была взята методика Г. Кудояровой с сотр. (Кудоярова и др., 1986) с модификацией условий конкуренции (Kara et al., 1997). Интенсивность хромофорного ответа измеряли при 492 нм на ридере Titertek Multiskan МСС-340.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ РАЗДЕЛ I. БАЗИПЕТАЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ ФИТОГОРМОНОВ

I.1 Транспорт ИУК

Изучение природы базипетального транспорта ИУК проводили на 9-дневных растениях (2Л день опыта) на основании анализа диффузатов, полученных из верхушек побегов, срезанных над 2" латеральной почкой (рис. 1). При использовании 10 мМ раствора НФК накопление в нем ИУК составляло 8.7% от Н2О-контроля, что свидетельствовало об ее активном базипетальном транспорте (Johnson, Morris, 1989). Транспорт экзогенной ИУК, нанесенной на декапитиро-ванный проросток (рис. 1), также осуществлялся активно, поскольку нанесение ТИБК совместно с ИУК полностью подавляло диффузию ИУК в НгО. Вероятный транспорт ИУК из верхушечных листьев по флоэме был оценен путем сбора диффузатов в раствор ЭДТА, поскольку диффузия из флоэмы в дистиллированную Н2О сильно затруднена (Miyamoto et al., 1992). Добавление НФК в раствор ЭДТА значительно ингибировало диффузию ИУК (11.5% от ЭДТА-контроля), указывая на наличие только нефлоэмного активного НФК-ингибируемого транспорта ИУК.

Сравнение содержания свободной ИУК до и после щелочного гидролиза ЭДТА-диффузатов выявило отсутствие вероятного флоэмного транспорта эфирных конъюгированных форм ИУК. ТСХ с последующей ПФЛ фракций показала, что в И:0- п ЭДТА-диффуэатах основным иммунорсактнвным веществом является ИУК. Поскольку антисыворотка на ИУК-С-БСА в ИФЛ с использованием ИМК-Ов обладала высоким перекрестом с различными производными ИУК, особенно с амидными (Kara et al., 1997), можно говорить" об отсутствии транспорта аминокислотных конъюгатов ИУК, таких как ИА-Асп.

Таким образом, верхушечные листья проростков гороха являлись источником только свободной формы ИУК, которая транспортировалась базипегалыю по стеблю активным способом, и уровень ее транспорта мог быть адекватно оценен 3-х часовым сбором диффузатов в Н2О. 1.2. Транспорт цитокишшов

ИФА З/ЗР- и ИП/ИПА-содержащих фракций диффузатов после очистки на колонках ПВПП- CI8 (рис.2) выявил наличие цитокининовоп активности (табл. I).

Таблица 1. Диффузия ЗР и ИПА в дистиллированную воду и в 5 мМ раствор ЭДТА, рН 7.05 из побегов частично дефолиированных и пнтактммх растений в течение 3 ч. Представлены средние из 3* биологических повторносгей (по 9 растений в каждой) ± SE.

No. листьев, остав- Диффузия ЗН (фмоль растение ') в Диффузия ППА (фмоль растение1) в

ленных на побеге ЭДТА_Н:0 [ЭДТА]-[Н;01 ЭДТА_Н20 [ЭДТА1-|И:0|

Первые сутки после дефолиации

5 119±21 31±3 88 58±П 26±6 32

5,6... 72±7 25±1 47 58±1> 29±5 29

4 52±6 23±1 29 5 3± 13 19±3 34

4,6... 4! ±6 20±1 21 44±11 19±2 25

Вторые сутки после дефолиации

5 70±12 15±1 55 34±2 19±3 15

5,6 . 49±4 10±2 39 36±4 21 ±5 15

4 29±2 5±1 24 30±4 18±5 12

4,6. . 26±3 5±2 21 29±1 15±2 14

интактный 6±1 2±1 4 29±3 16±2 13

Дополнительная хроматография этих фракций на колонках Тоуореаг1 продемонстрировала, что основными определяемыми ЦК являются ЗР и ИПА (рис. 3 как пример разделения ЦК). Относительно высокое накопление ЦК в растворе ЭДТА в отличие от НгО (для ЗР в 2.8 раза, для ИПА в 1.8 раза) является свидетельством их флоэмного транспорта (Ноас!, 1995). Чтобы избежать включения в расчеты неспецифической водной экстракции с поверхности среза побега, в качестве показателя уровня флоэмного транспорта мы использовали разницу диффузии ЦК в раствор ЭДТА и Н2О (РДТА]-[Н:0], табл. 1). Базипетальный флоэмный транспорт ЗР в побегах опытных растений после частичной дефолиации, в зависимости от . количества и возраста оставленных наверху листьев, в 5-10 раз превышал его уровень в интактных побегах (2П день опыта, табл. 1). Транспорт ЗР в отличие от

транспорта ИГ1А обнаруживал явную обратную взаимосвязь с базипетальным транспортом ИУК (рис. 4). Наличие у опытного растения 4|1> более крупного и взрослого листа значительно модифицировало эту зависимость, снижая соотношение ЗР/И У К.

1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 ИУК (пмоль растение"1)

1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 ИУК (пмоль растение'1)

Рис. 4. Взаимосвязь флоэмного базипетального транспорта ЗР (А) и ИПА (Б) с уровнем базипетального транспорта ИУК. Приведены данные, полученные для 4х опытных вариантов (растения с сохраненным 54' или 4м верхушечным листом с/без апикальной почки: 5; 5,6...; 4; 4,6...) на 1г' и 2'1 день после дефолиационной обработки.

Ранее в опытах на проростках фасоли было показано участие апикального ауксина в снижении уровня ЦК в ксилемном эксудате (Bangerth, 1994). Однотипность поведения флоэмного (в наших опытах) и ксилемного (Bangerth, 1994) транспорта ЦК по отношению к базипетальному транспорту ауксина, по-видимому, обусловлена тем, что ЗР реэкспортируется базипетально по флоэме из листа, в который поступает с ауксин-обратно-зависимым акропетальным током по ксилеме. Возможность участия листьев в качестве передаточного звена ЦК между ксилемой и флоэмой показана в ряде работ (Taylor et al., 1990; Komor et al., 1993). Большую интенсивность флоэмного транспорта ЗР из молодого 5го листа (табл. 1, рис. 4) можно было бы объяснить тем, что он, в отличие от более взрослого 4го листа, более эффективно реэкспортировал корневой ЦК, т. е. удерживал и/или метаболизи-ровал лишь небольшую его часть, отправляя большую часть неизменной базипетально по флоэме. Способность надземных органов побега к модификации ксилемного ЦК при его флоэмом реэкспорте была показана для плодов люпина, где основным ЦК, транспортируемым из плодов по флоэме при введении [3Н)ЗР через корневую систему, был рН]дигидрозеатин (Summons et al., 1981).

РАЗДЕЛ 2. УРОВЕНЬ ФИТОГОРМОНОВ В МЕЖДОУЗЛИЯХ И ЕГО РЕГУЛЯЦИЯ ВЕРХУШЕЧНЫМИ ЛИСТЬЯМИ 2.1. Абсцизован кислота м I иббсреллины

Уровень АБК во 2м междоузлии был в 1.5 раза ниже, чем и Iм, к после дека-питацни он снижался во 2м - в ~ 2 раза, а в Iм - лишь в ~ 1.2 раза (рис. 5А, Б). В течение 3' дней опыта в интактных и декапитированных растениях уровень ЛБК в Iм междоузлии оставался стабильным, тогда как во 2" - постепенно понижался.

Уровень ГК во 2Ч междоузлии был выше, чем в Iм (рис. 5В, Г) и декапитация растений практически не влияла на него. Во 2Ч междоузлии наиболее высокий уровень ГК наблюдали на 1п день опыта, а на 2" и 3й день, т. е. по мере старения междоузлия, происходило его постепенное снижение, выходящее, по-видимому, на плато, если судить по низкому и стабильному его уровню в течение 3' опытных дней в Iм междоузлии.

1-е междоузлие 2-е междоузлие

1-е междоузлие 2-е междоузлие Л 200

§ 100 2

о

о.

230

12 3 12 3 Время после декапитации (сутки)

Рис. 5. Содержание АБК (А, Б), ГК(В, Г),и рост (Д, Е) междоузлий декапитированных (дек.) и интактных (мнт.) проростков гороха.

0

-и 15

§ 10 2

с

< 5 с

е о

3

I,—дек. д_ 1 1 инт. Г 1 и 1 1 "

В-- Иии" г- тЦ"

й-- I Л ЕН п-. Е- Й1 А"

12 3 12 3 Время после декапитации (сутки)

Рис. 6. Содержание ПУК (А, Б) и цитокининов (В, Г, Д, Е) в междоузлиях декапитированных (дек.) и интактных (лит.) проростков гороха.

2.2. Индолилуксусная кислота

Декапитация растений снижала уровень ПУК в междоузлиях приблизительно в 2 раза (рис. 6А, Б), который в течение 3* дней сохранялся постоянным и был одинаков для и 2Г" междоузлия. В интактных растениях уровень ПУК во 2Ч

междоузлии был несколько выше, чем в Iм. Используя данные но содержанию ИУК в междоузлиях декантированных (ИУК.ак) и частично дефолинрованных растении (ИУКот..,), а также данные по интенсивности транспорта ИУК (ИУКтглии) в эти междоузлия, нами была оценена степень аккумуляции ИУК по формуле: (ИУК,,,,,,, - ПУК.,™) / ИУК1р.„,и, (табл. 2).

_Таблица 2. Степень аккумуляции ИУК (ИУКа>к\М) в ткань междоузлия._

Содержание* ФГ в междоузлии,

День опыта ИУКакк\м _пмоль/г сыр, в._

'_ГК, зкв_ АБК

2 междоузлие

1 19.5+1.7 0.66 33.8

2 22.9+1.6 0.36 27.1

3 12.5+2.9 0.20 25.0

1 междоузлие

2 12.7+1.2 0.20 55.4

* среднее содержание ФГ в междоузлиях интактных и декапитнрованных растений

Сопоставление ИУКакк>м с АБК/ГК-статусом междоузлий показало, что её снижение коррелирует в большей степени с понижением уровня ГК, чем с изменением уровня АБК (сравнить: 2е междоузлие на Зп день и 1е междоузлие на 2П день). По-видимому, высокий уровень ГК на Iй день во 2м междоузлии является насыщающим для процесса аккумуляции ИУК, и поэтому ИУКакк>м на 1п и 2" день сопоставимы. Можно предположить, что ГК оказывает влияние на уровень ИУК через регуляцию ИУК-оксидаз. Так, обработка ГКэ снижала активность ИУК-оксидаз в сегментах стебля гороха (Henry, Jordan, 1977). Низкий уровень ИУК-оксидазной активности был характерен для апикальной части побега этиолированных проростков гороха (Galston, Dalberg, 1954), также в апикальных частях побега обычно отмечается высокий уровень ГК (Sponsel, 1985; Reid et al., 1992; Smith et al., 1992).

2.3. Цитокинины

Цнтокининовый состав 3/3 P фракции после выделения на колонках С18 (рис. 2), был дополнительно оценен методом колоночной хроматографии на Тоуореаг! (рис. 7). Для 2'° междоузлия декапитированного растения был отмечен минорный пик иммунореактивности на 4П фракции, по-видимому, представляющий собой более полярный глюкозид 3/3P(Li et al., 1995). Основным цитокинином являлся ЗР, а Зеа был представлен следовыми количествами.

ИП/ИПА-содержащую фракцию не подвергали дополнительной хроматографии, так как в стебле проростков гороха был обнаружен в значительном количестве только ИПА, а ИП - в следовых количествах (Li et al., 1995).

2.0 1.8

51-6

s

3" 1.4 га

Q.

tl2

jQ

I 1.0

g 0.8 о

о 0.6 0.4 0.2 0.0

• 'дек! 1*|АежЬоу]ли^

■ инт. 1 "междоузлие

■ дек. 2°междоуэлие

■ инт. 2'междоуэлие

ЗР

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 № фракции (объем 0.5 мл)

1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 ИУК (пмоль растение"1)

Рис. 7. Хроматография З/ЗР содержащих фракций проб тканей междоузлий интактных (инт.) и декапитированных (дек.) проростков гороха (2Г| день после цекапитации). Разделение проведено на колонках с Toyopearl HW 40F элюцией ЗФР-Т после предварительной очистки троб на ПВПГ1 и С18 (этап В1, рис. 3). Показаны места выходов стандартов-:видетелей: АТФ, ЗР и Зеа.

Рис. 8. Корреляции содержания З/ЗР в Iм и 2м междоузлиях с уровнем базипе-тального транспорта ИУК. Приведены данные, полученные для 4х опытных вариантов (растения с сохраненным 5м или 4м верхушечным листом с/без апикальной почки: 5; 5,6...: 4; 4,6...) на 1г' и 2" день после дефолпационной обработки.

Уровень как З/ЗР (рис. 6В, Г), так и ИП/ИПА (рис. 6Д, Е) в междоузлиях де-сапитированных растений был выше, чем интактных, и во 2Ч междоузлии цнтоки-тинов было больше, чем в Iм. Ответ на декапитацию со стороны ИП/ИПА был ленее выражен. В течение 3х дней опыта уровень ЦК как в интактных, так и в де-сапнтированных растениях понижался.

!.4. Коррелятивная взаимосвязь содержания З/ЗР в междоузлиях с их АБК-ГК ста-усом и с уровнем базипетального транспорта ИУК

Поскольку для междоузлий гороха была отмечена способность к синтезу ЦК щгидрозеатинового т ипа (King, van Staden, 1990), полученная нами динамика З/ЗР корее отражает накопление этих ЦК из их ксилемного транспортного пула,

имеющего у гороха корневое происхождение (Rollmark et al., 1988). Постепенное снижение уровня З/ЗР в междоузлиях, по-видимому, связано с возрастным снижением их способности накапливать ЦК из транспорнюго пула. Снижение аккумуляции [М1]ЗР более старой тканыо было показано на листовых дисках табака (Singh et al., 1992). Динамика ГК-АБК статуса междоузлий, в особенности понижение ГК с возрастом междоузлия, коррелировала с уменьшением уровня З/ЗР (рис. 5Г и 6Г). По-видимому, содержание АБК и ГК характеризуют возрастной статус междоузлий, однако для выяснения влияния этих ФГ на ЦК статус стеблевой ткани необходимы дальнейшие исследования.

Зависимость уровня З/ЗР от транспорта ИУК являлась обратной (рис. 8), однако её конкретный вид менялся в зависимости от дня, прошедшего с момента частичной дефолиации растений и различался для 1'° и 2го междоузлий. На 211 и Зг' день опыта на характер данной зависимости оказывал влияние также возраст оставленного на побеге апикального листа. Очевидно, апикальные листья могли дополнительно контролировать уровень З/ЗР в междоузлиях через базипетальный флоэмный транспорт ЗР, который зависел от их возраста (рис. 4). Однако, на 1Г| день опыта влияние возраста апикальных листьев было нивелировано (рис. 8), хотя интенсивность флоэмного транспорта ЗР на I" день также являлась зависимой от их возраста (рис. 4). Такое противоречие можно преодолеть следующим образом: вероятно, ЗР флоэмного тока не обладал способностью к латеральному перемещению в ткань междоузлия, в то время как из ксилемы он очень хорошо перемещался в ткани стебля, что показано на растениях люпина с использованием [3Н]ЗР (Jameson et al., 1987). Мы полагаем, что на 2я и 3я дни после частичной дефолиации процесс циркуляции ЦК в растении из корня в побег и обратно мог привести флоэмный и ксилемный транспортные пулы в состояние динамического равновесия, и, таким образом, уровень ЗР в обоих пулах приобретал листо-опосредованный характер. Существование подобного ксилемно-флоэмного обращения ФГ было показано для АБК (Wolf et al.,-1990), в отношении ЦК такая гипотеза выдвигалась в ряде работ (Palmer et al., 1981; IComor et al., 1993).

Таким образом, содержание З/ЗР в ткани междоузлия определяется как возрастом листьев, являющихся источниками ИУК, снижающей уровень транспорта ЦК, а также местом перераспределения ЦК, так и возрастом самих междоузлий, характеризуемым АБК-ГК статусом, определяющим, вероятно, степень аккумуляции ЦК из транспортного пула.

РАЗДЕЛ 3. КОРРЕЛЯТИВНАЯ ВЗАИМОСВЯЗЬ РОСТА ЛАТЕРАЛЬНЫХ ПОЧЕК С В А 3 И П ET АЛ Ь H Ы M ТРАНСПОРТОМ ИУК И ЗЕАТИНРИБОЗИДА И УРОВНЕМ АБК И ГК В МЕЖДОУЗЛИЯХ

На рис. 9 показана коррелятивная взаимосвязь между cieiieiiuo ипгпбнро-вания роста 2" латеральной почки и интенсивностью базипетального транспорта ИУК на уровне этой почки. Уровень транспорта ИУК был оценен на 2" день эксперимента (рис. I ), а % ингибирования был взят как средний на IГ| и 2" день опыта. Наиболее слабое влияние оказывал транспорт ИУК из экзогенного источника (ланолиновая паста с ИУК). Наличие в составе верхушки 4го, наиболее взрослого, листа значительно повышало ннгибиторное влияние базипетально транспортируемой ИУК. Очевидным стал факт дополнительного участия самих листьев в регуляции апикального доминирования: наличие апикальных листьев и их возраст усиливали ннгибиторное действие транспорта ИУК.

Рис. 9. Ингпбирование роста 2П латеральной почки в зависимости от транспорта ИУК из различных апикальных источников: ланолиновой пасты с ИУК (экзогенная); верхушечных листьев (4го и 5го) и апикальной почки (6...), оставленных на растении в различных сочетаниях после частичной дефолиации 7-дневных проростков. Интенсивность стеблевого транспорта ИУК дана для 2|п дня после обработки растений, % ингибирования почки вычислен как средний на 1" и 2" день опыта.

Расширенный эксперимент по дальнейшему изучению влияния верхушечных . листьев на рост lfl и 2" латеральной почки показал наличие более сложной коррелятивной взаимосвязи транспорта ИУК с ингибированием почек (рис. ЮЛ). В отличие от предыдущего опыта, транспорт ИУК, оцененный на 1" и 2п день опыта, был отнесен к % ингибирования роста почек в эти дни (рис. I ). Уровень транспорта ИУК над 1" латеральной почкой был практически идентичен таковому над 2Г|, а "/о ингибирования 1" латеральной почки был приблизительно в 2 раза выше, чем 2п. lia I" день опыта ингпбирование роста латеральных почек от транспорта ИУК с \4lmom данных по всем 4м вариантам опытных растений можно было считать прямой зависимостью. На 2Г' день транспорт ИУК соответствовал более высокому уровню ингибирования роста почек, который, в свою очередь, у растений с4ч

100 г

80

х га m о о. s ю s

х S

60

40

20

À комбинации с 4"листом В комбинации с 5"гистом О экзогенная ИУК J_,_I_,_I_i_I

0 2 4 6 8 10 Транспорт ИУК, пмоль/растение

80 60 40

^

■¡Г 20

s

X

п

m О о о. s ю

| 80 S

60 40 20 0

1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 1 2 3 4 5 40 80 120 160 ИУК (пмоль растение"1) 1/ЗРфл (1/фмоль растение"1) ИУК/ЗРфл

Рис. 10. Ингибирование роста Iй и 2" латеральных почек в зависимости от стеблевого базипетального транспорта ИУК, оцененного на уровне этих почек (А), уровня базипетального флоэмного транспорта ЗР (Б) и отношения уровня базипетального транспорта ИУК к уровню базипетального флоэмного транспорта ЗР (В). Приведены данные, полученные для 4х опытных вариантов (растения с сохраненным 5м или 4м верхушечным листом с/без апикальной почки: 5; 5,6...; 4; 4,6...) на 1пи 2" день после дефолиационной обработки.

листом был выше, чем с 5м. Таким образом, зависимость ингибирования роста латеральной почки от транспорта ИУК была неоднозначной и зависела от: I) расположения почки на стебле (I" или 2я); 2) времени, прошедшего с момента удаления части листьев (Iй или 2" день опыта); 3) возраста апикального листа, оставленного на побеге (проявляется на 2й день опыта).

Обнаружение в базипетальном флоэмном токе ЦК побудило нас рассмотреть их в качестве сигнала апикального доминирования. На рис. 10Б показана зависимость ингибирования Iй и 2й почки от величины, обратной интенсивности стеблевого базипетального транспорта ЗР. В целом функция ингибирования почек от транспорта ЦК является разрывной: как для Iй, так и для 2й почки можно проследить тенденцию повышения ингибирования почек на 2й день независимо от транспорта ЗР. Эта же тенденция сохраняется при рассмотрении зависимости ингибирования латеральных почек от совместного влияния базипетального транспорта ИУК и ЗР (рис. 10В). Гипотеза совместной ИУК-ЗР транспортной регуля-

А Б В

1 I I 1 1 1 --•— 1 день - - -О- 2*день - УСН5.6. - I I lili I I I I I - 2" латеральная почка - 4,6... Q ■ 5,6... : /- - - 5 V. - - Je—1ГЧ6... -5Г 1 1 1 I IIII i i ii

lili ILqJ lililí «» 1 ' 1 1 n' - 1 латеральная почка y¡ - —У 4,6... 5,6... ОТ . ; Лс 5,6..jt---»4 : ^ : i i i i i i i i x >£4 ~ 5 l I II

ции объясняет дополнительный нш ибнторный эффект более старого 4"' листа, поскольку транспорт '31' в его присутствии был ниже, чем при наличии молодого 5'° (рис. 4, табл. 1). Однако, эта гипотеза недостаточна для объяснения более низкого ингибирования отрастания I" и 2й латеральной почки на 111 день опыта но сравнению со 2м, особенно для растений с 4м листом.

Стеблевой градиент АБК и ГК (рис. 5) коррелировал с различной ростовой активностью Iй и 2й почек (рис. 10). Усиление ингибирования 2'1 латеральной почки на 2" день эксперимента могло бы объясняться понижением содержания ГК в междоузлиях на 2й день опыта (рис. 5Г), однако, в Iм междоузлии уровень ГК оставался неизменным (рис. 5В), хотя ингибирование Iй почки также возрастало на 2Л день (рис. 10). Уровень ГК мог бы объяснить эффект усиления ингибирования 2", но не 1л почки. Таким образом, ни уровень транспорта ИУК, ни уровень транспорта ЦК, по отдельности и вместе, даже при коррекции их действия ГК-статусом междоузлия, не позволили описать ингибирование роста латеральных почек единой функцией, общей для 1го и 2го дня опыта и для lfl и 211 почки .

РАЗДЕЛ 4. КОРРЕЛЯТИВНАЯ ВЗАИМОСВЯЗЬ РОСГА ЛАТЕРАЛЬНЫХ ПОЧЕК С УРОВНЕМ ИУК И З/ЗР В МЕЖДОУЗЛИЯХ

Зависимость ингибирования роста латеральных почек от обратного уровня З/ЗР в ткани соответствующего междоузлия опытных растений (рис. 1IA) для 2П почки представляла собой линейную регрессию с коэффициентом корреляции г = 0.987. На эту зависимость не влиял ни день опыта, ни размер апикального листа (сравнить с рис. 10). Однако, Iя латеральная почка, в отличие от 2", будучи на растении относительно более заторможенной (рис. 10), обладала большей чувствительностью к эндогенному З/ЗР, т. е. 50% стимулирование (= 50% ингибнрова-нню) I" почки (рис. 1IA) происходило при более низком уровне З/ЗР в Iм междоузлии (3.3 пмоль/г сыр. веса), чем для Ia почки во 2м междоузлии (4.5 пмоль/г сыр. веса). Более высокая ростовая чувствительность Iй почки относительно 2П была получена также в отношении к экзогенному Зеа в опытах Кинга и Ван Стадена на интактных проростках гороха (King, Van Staden, 1988). Повышенную чувствительность к эндогенному З/ЗР междоузлия 1л почки, на наш взгляд, вряд ли можно связывать с наблюдаемым более низким уровнем ГК (рис. 5В, Г) и более высоким уровнем АБК (рис. 5А, Б) в 1ч междоузлии. В литерагуре АБК отмечают как антагониста активаторного действия ЦК (Дёрфлинг, 1985, с. 125, 192), а ГК -синергиста цитокининов при стимуляции роста апикальных меристем в культуре (Котов, 1991; Кара, 1993, 1995). Также интенсивность транспорта ИУК на уровне

0.0 0.2 0.4 0.6 100 120 140 160 20 40 60 80 1/[3/3P] (1/пмоль г'1сыр.в.) ИУК (пмоль г 1сыр.в.) ИУК/ [З/ЗР]

Рис. 11. Ингибирование роста 1п и 2" латеральных почек в зависимости от содержания З/ЗР (А), ИУК (Б) и отношения ИУК и ЗР (В) в соответствующих междоузлиях. Приведены данные, полученные для 4* опытных вариантов (растения с сохраненным 5м или 4м верхушечным листом с/без апикальной почки: 5; 5,6.-; 4; 4,6...) на 1" (*) и 2пдень после дефолиационной обработки.

1П и 2" латеральных почек была практически одинакова (рис. 10А), и поэтому мы полагаем, что большую ростовую чувствительность Iй почки к ЦК можно объяснить скорее всего более низким содержанием ИУК в ткани 1го междоузлия (рис. 6А, Б; 11 Б), принимая ее уровень в ткани стебля за активность ингибиторного действия. Такое предположение оправдано тем, что, во-первых, ИУК может ингиби-ровать латеральные почки не только благодаря факту своего акропетального транспорта, но и при внесении ее в культуральную среду (Sorokin, Thimann, 1964). Во-вторых, в тканях узла наиболее заингибированных почек кормовых бобов было отмечено наибольшее накопление [3Н]ИУК (Everat-Bourbouloux, Bonneman, 1980).

Степень отрастания латеральных почек можно было достаточно полно объяснить проявлением совместного (антагонистичного по действию) влияния эндогенного З/ЗР и ИУК в ткани междоузлия (рис. IIB). Ауксин-цитокининовый баланс ткани междоузлия, в отличие от базипетального транспорта этих ФГ (рис. 10), являлся наиболее универсальным параметром, давая однозначную корре-

лятипную взаимосвязь с ростом латеральных почек. Таким образом, результаты нашей работ подтверждают ранее высказывавшееся предположение о том, чн> процессы роста и покоя латеральных почек могут определяйся аукенн-цптокининовым сгагусом стеблевой тканп (Stafstrom, 1993).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании полученных нами результатов и литературных данных предполагаемую схему гормонального контроля апикального доминирования можно представить следующим образом (рис. 12). ИУК, транспортируясь базипетально из верхушечных листьев, ингибирует рост латеральных почек, не проникая в них (Cline, 1991). Один из механизмов действия ауксинового транспорта может состоять в регуляции уровня этого ФГ в стеблевой ткани, непосредственно примыкающей к латеральной почке, поскольку результаты наших опытов показывают, что степень ингибирования почек скорее коррелирует не с интенсивностью транспорта ИУК, а с содержанием ИУК в междоузлиях стебля. Дальнейший путь и механизм передачи ауксинового ингибиторного сигнала из стебля в почку остается гипотетичным. Уровень ИУК в стебле определяется также, помимо интенсивности её транспорта, возрастным статусом ткани стебля и коррелирует с содержанием в ней гиббереллина.

Второй механизм ингибиторного действия базипетального транспорта ИУК состоит в негативной регуляции содержания в тканях стебля ЦК, уровень которых коррелирует с ростовой активностью латеральных почек. Результаты наших исследований показали, что степень отрастания почек полностью определяется ИУК--ЗР статусом междоузлий (рис. 11В). Влияние базипетального транспорта ИУК на содержание ЦК в междоузлиях, очевидно, осуществляется путем ингибирования акропетального транспорта ЦК из корня (Bangerth, 1994; Li et al., 1995). В опытах с частичной дефолиацией растений нами было обнаружено, что снижение уровня базипетального транспорта ИУК коррелировало также с усилением базипетального транспорта ЦК по флоэме. Таким образом, ИУК регулирует транспорт ЦК как по ксилеме, так и по флоэме, что является доводом в пользу того, что транспорт ЦК между корнем и верхушечными листьями образует ксилемно-флоэмный цикл (рис. 12). Реэкспорт ЦК по флоэме был ниже из более развитого апикального листа, чем из молодого. Регуляция листом уровня ЦК в ткани стебля наблюдалась на 2" день после частичной дефолиации растений, что, по-видимому, объяснялось уравновешиванием зависимого от возраста листа флоэмного тока ЦК с ксилем- . ным, определяющим уровень ЦК в стебле (Jameson et al.. 1987). Таким образом, апикальные листья, будучи включенными в цепь ксилемно-флоэмного обращения

Синтез и экспорт ИУК ■ базипетальном направлении активным полярным способом

Активация ЦК экспорта ИУК из верхушечных листьев (1л, Ба^елИ, 1992)

Перенос ЦК ю ксилемы во флоэму для экспорта в базипетальном направлении (Котоге«а1., 1»9Э)

Поглощение и/нли метаболнзациа част« ксилемных ЦК верхушечным листом

ИУК стеблевой ткани ингибирует рост латеральной почки

ЦК стеблевой ткани активирует рост латеральной почки

И УК-ЦК статус стеблевой ткани определяет ростовую активность латеральной почки

— Верхушечны листья

ИУК тормозит синтез и/ или акро-петальный отток транспортных форм ЦК из корня по ксилеме (Вап^еЛЬ, 1994)

— Стебель ГК-АБК статус стеблевой ткани определяет ее физиологический возраст

Гиббереллнны стебля активируют аккумуляцию ИУК и ЦК

АБК стебля ингибирует аккумуляцию ЦК

— Корень

Перенос ЦК кз флоэмы в ксилему для их обратного акропетального транспорта

Рис. 12. Гипотетическая схема гормонального контроля апикального доминирования на основе ауксин—цитокининового взаимодействия верхушечных листьев побега с корнем.

ЦК, могут регулировать ток ЦК не только по флоэме, но и по ксилеме путем снижения флоэмного оттока ЦК из-за частичного удержания н/илн мегаболизации части ЦК листом. В наших опытах было показано, что содержание ЦК в междоузлиях также определяется их местоположением на стебле и длительностью опыта, т. е. физиологическим возрастом тканей стебля и коррелирует с содержанием в них АБК и ГК.

Итак, основным сигналом, определяющим рост латеральной почки, является ИУК-ЗР баланс близлежащей стеблевой ткани. Содержание этих двух ФГ в ткани определяется интенсивностью их транспорта и способностью тканей междоузлий поглощать ФГ из их транспортного пула. Эта способность коррелирует с их физиологическим возрастом и АБК-ГК статусом. Апикальные листья двояким образом регулируют транспорт ЦК из корня: подавляя его с помощью базипетально гранспортирующейся ИУК, а также - через обратный флоэмный реэкспорт кси-темного ЦК.

ВЫВОДЫ

1. Для решения проблемы гормональной регуляции апикального доминнро-¡ания исследовали содержание фитогормонов в тканях междоузлий и их базипе-альный транспорт по стеблю в модельной системе 7-дневных проростков гороха с едуцированным в разной степени листовым составом апикальной почки или за-1еной верхушечных листьев экзогенной ИУК.

2. Ростовая активность латеральных почек коррелирует с ауксин-итокиннновым статусом близлежащей стеблевой ткани, который определяется, о-первых, уровнем транспорта этих фитогормонов и, во-вторых, физиологиче-ким возрастом стеблевой ткани, связанным с градиентами распределения таких итогормонов, как гиббереллины и АБК.

3. Ростовая активность Iй и 2П латеральных почек положительно коррелиро-ша с эндогенным уровнем зеатин/зеатинрибозида в ткани соответствующего ей еждоузлия стебля. Более высокое содержание ИУК во 2м междоузлии снижало эложительный ростовой ответ 2" почки на эндогенный цитокиннн, что свиде-¡льствует в пользу ингибиторной функции ауксина стебля в контроле роста лате-шьных почек.

4. Уровень АБК был выше в более зрелом нижнем Iм междоузлии, тогда как >овень ГК|-подобной активности, наоборот, был выше во 2м междоузлии и с воз-1стом растения снижался до низкого и стабильного уровня, характерного для 1го гждоузлия. Различия в ГК-статусе междоузлий положительно коррелировали с

динамиком и распределением ауксина и цитокинина, влияя, по-видимому, на их аккумуляцию из зранспортных пулов.

5. Базплетальный транспорт ПУК из верхушечных листьев, помимо положительной регуляции своего собственною уровня в тканях междоузлия, является фактором, ответственным за снижение уровня цнтокинппов в стебле, о чем свидетельствует отрицательная корреляция транспорта ПУК с содержанием зеатин/ зеа-тинрибозида в междоузлиях и с уровнем флоэмного транспорта зеатинрнбозида. Базипетальный транспорт зеатинрнбозида по флоэме, по всей видимости, представляет собой обратный отток из верхушки побега корневого ИУК-ингибируемого цитокинина.

6. Верхушечные листья могут регулировать цитокининовый уровень стеблевой ткани не только как источники ауксина, который подавляет транспорт цито-кининов в надземную часть растения, но и обладают собственным механизмом регуляции цитокининового уровня. При наличии на побеге более молодых листьев уровень зеатин/ зеатинрнбозида в стеблях был более высоким, как и уровень флоэмного базипеталыюго транспорта зеатинрнбозида. По-видимому, флоэмный транспорт зеатинрнбозида представляет собой листоопосредованный реэкспорт корневого цитокинина, поступающего в лист по ксилеме, отток которого обратно по флоэме определяется возрастом листа и выше у растений с более молодым верхушечным листом.

Список- работ, опубликованных по материалам диссертации

1. Будаговская Н. В., Кара А. Н.. Когов А. А. Гормональная регуляция развития листьев гороха на начальных этапах онтогенеза. // Онтогенетика высших растений. Тез. докл. Кишинев. 1989. С. 306-307.

2. Budagovskaya N. V., Kara A. N., Kotov A. A. Hormonal regulation of pea isolated apex development. // 7th Congress of the Federation of European Sociétés of Plant Physiology: Abstracts. Umea, Sweden, Aug. 5-10, 1990. Physiol. Plant. V.79. N 2. Pt. 2. A7.

3. Budagovskaya N. V., Kara A. N., Kotov A. A. Hormonal and ionic meristematic activity regulation. И 20th FEBS Meeting: Abstracts. Budapest, Hungary, Aug. 19-25, 1990. P. 336.

4. Будаговская H. В., Кара А. H., Котов А. А. Исследование специфики прорастания разных по массе семян гороха. // Физиология семян: Формирование, прорастание, прикладные аспекты. Материалы Всес. симпозиума, 10-14 окт. 1988 г. Душанбе: Дониш, 1990. С. 158-162.

5. Котов А. А. Рост in vitro апексов вегетативных побегов Pisitm sativum I ..Il Онтогенез. 1991. T. 22. №3. O. 316-324.

6. 1>удаговская II. H., Кара A. II., Котов Л. A. Влияние экзогенных гормонов ia меристематическую активность ткани гороха in vitro. Il 2-й съезд ВОФР. 24-29 гент. 1990 г. Минск. Тез. докл. M., 1992. И 2. С. 33.

7. ICotov A. A. IAA transport in apical dominance: A quantitative approach. // ntern. Symp. on Plant Hormone Signal Perception and Transduction: Abstracts. Hoscow, Russia, Sept. 4-10, 1994. P. 35-36.

8. Kotov A. A. Indole-3-acetic acid transport in apical dominance: a quantitative ipproach. Influence of endogenous and exogenous IAA apical source on inhibitory lower of IAA transport.//Plant Growth Regul. 1996. V19. N I. P. 1-5.

9. Kara A. N., Kotov A. A., Bukhov, N. G. Specific distribution of gibberellins, ytokinins, indole-3-acetic acid, and abscisic acid in radish plants closely correlates with ihotomorphogenetic responses to blue or red light. // J. Plant Physiol. 1997. V. 151. P. 1-59.